W.T.E. S.r.l. è un’azienda che si occupa della gestione operativa dei rifiuti e della depurazione delle acque reflue civili e industriali. Nella sede di Calcinato in provincia di Brescia, W.T.E. srl effettua il recupero di biomassa di scarto quali ad esempio fanghi di depurazione e digestato attraverso il processo di idrolisi calcica. L’azienda sta applicando operativamente tale tecnica di trattamento dall’anno 2011, in seguito alla conversione dell’impianto pre-esistente che effettuava lo spandimento diretto in campo di biomassa ed era autorizzato per la produzione di compost. L’impianto è localizzato in una zona agricolo produttiva a nord-ovest del Comune di Calcinato (BS) ed è inserito in parte in un’area di non trasformabilità soggetta ad autorizzazione unica integrata per specifiche attività e in parte in una zona “agricola di salvaguardia” secondo il Piano di Governo del Territorio (P.G.T.) vigente.
Nel complesso di Calcinato vengono svolte le attività di messa in riserva e trattamento di rifiuti speciali non pericolosi provenienti da terzi conferiti sia allo stato palabile sia liquido (in misura minore). I rifiuti prevalentemente trattati nell’impianto sono i fanghi di depurazione (circa il 95% del totale) e il digestato disidratato (circa il 5 % del totale).
In Tabella 4.3 vengono riportati tutti i codici CER (Catalogo Europeo dei Rifiuti) che possono essere conferiti all’impianto di Calcinato ed essere quindi trattati mediante il processo di idrolisi calcica per la produzione del gesso di defecazione.
Tabella 4.3: Codici CER dei rifiuti trattati presso l'impianto di Calcinato [48].
CER Descrizione
02 03 05 fanghi prodotti dal trattamento in loco degli effluenti 02 07 05 fanghi prodotti dal trattamento in loco degli effluenti
07 01 12 fanghi prodotti dal trattamento in loco degli effluenti, diversi da quelli di cui alla voce 07 01 11
07 02 12 fanghi prodotti dal trattamento in loco degli effluenti, diversi da quelli di cui alla voce 07 02 11
19 06 04 digestato prodotto dal trattamento anaerobico di rifiuti urbani
19 06 06 digestato prodotto dal trattamento anaerobico di rifiuti di origine animale o vegetale
19 08 05 fanghi prodotti dal trattamento delle acque reflue urbane
Le matrici in ingresso sono sottoposte a controlli, effettuati attraverso verifiche preliminari di massima (visive) presso l’azienda ed eventualmente attraverso successive analisi approfondite svolte da laboratori terzi. Nel caso in cui queste verifiche diano un esito negativo, il carico può essere respinto. Per garantire il monitoraggio del processo, sono effettuate anche procedure di verifica intermedia e a conclusione del processo di trattamento. La verifica analitica per il controllo di conformità dei principali parametri ha la finalità di produrre correttivi ai sensi del D.Lgs. n. 75/2010. Essa prevede il controllo di:
• tipologia di rifiuto e codice CER assegnato dal produttore nell’autorizzazione; • caratteristiche chimico-fisiche del rifiuto;
• modalità di svolgimento del servizio.
Le matrici che rispondono ai criteri di accettabilità dell’impianto, vengono temporaneamente stoccate, dai camion trasportatori, in una vasca chiusa dotata di aspirazione convogliata che permette di garantire due ricambi all’ora. Qui i rifiuti conferiti giornalmente vengono miscelata attraverso l’escavatore.
Successivamente la biomassa è traferita con pala telescopica in un’altra vasca attigua in cui viene aggiunto, attraverso la pala telescopica, solfato di calcio in polvere, in sostituzione al materiale ligneo di supporto (biomassa vergine come scocchi di mais e/o paglia da orzo/frumento/sorgo) che danneggiava gli strumenti. Il solfato di calcio ( ), chiamato commercialmente anidrite è introdotto in ragione del 5 %, ed è un composto asciutto e igroscopico ovvero in grado di assorbire le molecole di acqua presenti nell’ambiente circostante, ottenuto dalla reazione chimica (4.1) tra la fluorite ( ) e l’acido solforico ( ).
+ ↔ 2 HF + (4.1) Inoltre, in base alle caratteristiche della matrice vengono addizionati anche fanghi liquidi, durante la fase di pretrattamento, per fluidificare la matrice iniziale. Essi rappresentano il 2,5% circa del totale di rifiuti organici trattati nell’ impianto in un anno. Per la fluidificazione della matrice organica può anche essere aggiunta acqua, in ragione dell’1-5% della biomassa in ingresso al trattamento. La matrice in questa fase viene miscelata attraverso l’escavatore.
La biomassa è poi trasferita attraverso l’escavatore in una vasca di accumulo, dalla quale mediante tre coclee è trasferita nel reattore di idrolisi. Qui avviene il dosaggio di calce (CaO), attraverso una coclea, e di acido solforico ( ), mediante una pompa dosatrice.
La calce, introdotta indicativamente in ragione del 15% sul tal quale, determina l’idrolisi alcalina. Successivamente avviene il dosaggio di acido solforico per la neutralizzazione della massa basica formatasi per il processo di idrolisi alcalina. La quantità di acido solforico da dosare, definito dal rapporto stechiometrico, è indicativamente in ragione del 15% sul tal quale. Il substrato durante le varie fasi di trattamento subisce variazioni di pH: inizialmente esso è prossimo alla neutralità, successivamente si sposta verso valori molto basici (in seguito al dosaggio di calce) e infine si assesta a valori compresi tra 6,5 e 8,5 (per il dosaggio di acido solforico). Inoltre, grazie alla granulometria fine della matrice, i tempi di contatto per la reazione sono brevi.
Entrambi i reagenti vengono correttamente dosati grazie a un sistema automatizzato e dotato di telecontrollo. Tale sistema è costituito da quattro celle di pesatura che sono in grado di trasmettere il peso del contenuto del substrato a un PLC (Programmable Logic Controller) che permette di calcolarne il flusso in ingresso. Così un sistema di controllo a ridondanza permette automaticamente di aumentare o diminuire il dosaggio dei reagenti attraverso degli inverter collegati alle pompe e alle coclee che dosano le materie prime. Inoltre, un sistema di controllo periodico verifica che il dosaggio sia stato effettuato correttamente, bloccando eventualmente l’intero sistema di produzione.
Il gesso di defecazione ottenuto è poi trasferito a gravità in un’altra vasca di stoccaggio in cui avviene un ulteriore riduzione di peso per evaporazione e infine la partita omogenea è caricata mediante pala telescopica ed escavatore negli automezzi.
Invece, se la partita di gesso di defecazione ottenuta non risulta conforme ai parametri di accettazione fissati dall’azienda, viene nuovamente sottoposta a trattamento.
Nel reattore la temperatura viene continuamente monitorata con una sonda che ne registra l’andamento, permettendo così di dimostrare l’avvenuta idrolisi, l’igienizzazione e il dosaggio di calce. Infatti, l’idrolisi calcica è una reazione esotermica, determinante un delta di temperatura rispetto alla biomassa in ingresso di circa 40 °C.
Al fine di contenere le emissioni in atmosfera, l’impianto è progettato in modo che tutti i trattamenti siano eseguiti in ambiente coperto, tamponato e posto in costante depressione. L’impianto di aspirazione e di trattamento degli effluenti gassosi viene mantenuto in funzione per 24 ore al giorno per 365 giorni all’anno.
Infatti, i gas esausti provenienti dalle vasche di trattamento vengono convogliati mediante due ventilatori primariamente in uno scrubber a umido al fine di creare le corrette condizioni ambientali per lo sviluppo di batteri. Lo scrubber è costituito da una colonna di lavaggio dell’aria, in cui viene iniettata in controcorrente dell’acqua che permette di raffreddare i gas e di ottenere un tasso di umidità costante che soddisfi le condizioni necessarie per lo sviluppo della flora batterica. Inoltre, lo scrubber può fungere come vasca di accumulo che permette di compensare le punte di carico. Successivamente, l’aria viene condotta in una camera di espansione che permette, attraverso un collettore di ingresso, di distribuire l’aria su tutta la superficie del biofiltro e di ripartirla uniformemente sul letto filtrante. I principali inquinanti trattati sono ammoniaca, sostanze odorigene, COV e [48].
In Figura 4.4 viene riportato lo schema generale del processo di idrolisi calcica effettuato presso l’impianto di Calcinato.
Capitolo 5
La caratterizzazione analitica dei substrati
Al fine di caratterizzare il substrato in ingresso ai due diversi processi di stabilizzazione considerati in questo lavoro di tesi, sono state effettuate analisi sui seguenti campioni:
• 19 06 06 – Digestato disidratato prodotto dal trattamento anaerobico di rifiuti di origine animale o vegetale;
• 19 08 05 – Fanghi disidratati prodotti dal trattamento delle acque reflue urbane.
Si è inoltre analizzata anche la matrice in uscita dal processo di compostaggio ovvero il compost. È importante sottolineare che non si è effettuata un’attività di monitoraggio delle matrici sopra citate, ma una sola attività di analisi diretta delle matrici oggetto di studio. Le analisi sono state effettuate su campioni prelevati secondo la norma UNI 10802:2013 nelle seguenti date:
• fanghi di depurazione disidratati: 19/06/2018; • digestato disidratato: 21/06/2018;
• compost: 04/07/2018.
I parametri chimico - fisici analizzati sono: 1. pH
2. Conducibilità 3. Solidi totali
4. TKN (Total Kjedahl Nitrogen) 5. Azoto ammoniacale ( − ) 6. Fosforo totale
7. COD (Chemical Oxygen Demand) e sCOD (COD solubile) 8. TOC (Total Organic Carbon).
Le metodologie di analisi utilizzate sono quelle descritte dal:
-manuale ANPA (Agenzia Nazionale per la Protezione dell’Ambiente) per l’analisi di pH, conducibilità, azoto totale (TKN), azoto ammoniacale ( − ) e carbonio organico totale (TOC) [49];
-DM Ambiente del 05/04/2006, n.186 secondo la metodica UNI EN 12457-2 per l’analisi del COD totale e solubile [51].